第四章 双极结型三极管及放大电路基础

第四章双极结型三极管及放大电路基础理论学习章节导学自我测试本章知识结构图本章教学要求

理解BJT的工作原理、处于放大状态下的电流分配关系以及放大条件；理解BJT的输入、输出特性及主要参数；掌握BJT的三种工作状态；掌握BJT组成的三类组态的单管放大电路的工作原理；熟练掌握静态工作点的计算以及运用小信号模型分析法求解中频段的各动态指标，如电压增益、输入电阻、输出电阻；了解频率响应和频率失真的概念；理解单管放大电路中上限频率fH和下限频率fL的计算。了解波特图的画法。了解多级放大电路的耦合方式。本章重点难点1．半导体三极管的结构和类型半导体三极管主要有两种类型：NPN型和PNP型。内部结构主要包括三个区（基区、集电区、发射区）、三个电极（基极、集电极、发射极）和两个PN结（集电结、发射结）。注意：三极管并不是两个二极管的简单组合。2．半导体三极管的放大作用三极管实现放大作用的内部结构条件是：发射区掺杂浓度高；基区很薄且掺杂浓度很低，实现放大作用的外部条件是：外加电源的极性应保证发射结正向偏置，集电结反向偏置。放大条件下，由三极管发射区发射出去的载流子的分配关系是：基区中每复合一个载流子，就有β个载流子被集电区收集，这一比例关系决定了基极电流对集电极电流的控制作用，因此半导体三极管是电流控制电流型放大元件。β是描述三极管放大作用的重要参数，称为共射电流放大系数。本章重点难点3．半导体三极管的特性曲线半导体三极管的特性曲线主要包括输入特性和输出特性。其中共射放大电路的输出特性可以分为三个区域：截止区、放大区、饱和区，通常半导体三极管工作在放大区。4．半导体三极管放大电路的基本组态半导体三极管放大电路具有三种基本组态：共发射极放大电路、共基极放大电路、共集电极放大电路。共发射极放大电路既具有电压放大作用，又具有电流放大作用，适用于多级放大电路中的中间级；共集电极放大电路只具有电流放大作用，不具有电压放大作用，又称为电压跟随器，常用于多级放大电路的输入级、输出级；共基极放大电路只具有电压放大作用，不具有电流放大作用，又称为电流跟随器，常用于高频或宽频带电路及恒流源电路。半导体三极管放大电路的静态工作点可通过静态分析得到，通常采用图解法和近似估算法，其分析的前提条件是画出直流通路；动态分析可采用小信号模型分析法和图解法，其分析的前提条件是画出交流通路及小信号模型，在画交流通路时注意应将直流电源、耦合电容和旁路电容（足够大时）作交流短路处理。本章重点难点5．半导体三极管放大电路的频率响应半导体三极管放大电路中的输入输出信号间的关系随信号频率的变化而变化，具体表现为幅频特性和相频特性。各次谐波的放大倍数幅值不同或产生的相位移不同将会引起频率失真。放大电路中电抗性元件的存在是频率失真产生的原因，而饱和失真、截止失真是由放大元件自身的非线性特性引起的，因此前者属于线性失真，后者属于非线性失真。半导体三极管放大电路的高频响应，采用混合π型等效电路来分析，该等效电路类似于RC低通电路，对于低频响应，采用含电容的低频等效电路来分析，其等效电路类似于RC高通电路。第四章双极结型三极管及放大电路基础4.1BJT4.2基本共射极放大电路4.3放大电路的分析方法4.4放大电路静态工作点的稳定问题4.5共集电极放大电路和共基极放大电路4.6组合放大电路4.7放大电路的频率响应4.1半导体BJT4.1.1BJT的结构和类型4.1.2放大状态下BJT的工作原理4.1.3BJT的特性曲线4.1.4BJT的主要参数4.1.5温度对BJT参数及特性的影响4.1.1BJT的结构和类型一.类型二.结构

硅平面管

锗合金管NPNPNP

三个区

发射区基区集电区三个电极发射极(e)基极(b)集电极(c)两个PN结

发射结集电结很薄，低掺杂体积小，高掺杂*Je箭头:PN几种常见的外形

半导体三极管的型号国家标准对半导体三极管的命名如下:3

D

G

110B

第二位：A锗PNP管、B锗NPN管、

C硅PNP管、D硅NPN管

第三位：X低频小功率管、D低频大功率管、

G高频小功率管、A高频大功率管、K开关管用字母表示材料用字母表示器件的种类用数字表示同种器件型号的序号用字母表示同一型号中的不同规格三极管4.1.2放大状态下BJT的工作原理一.内部结构和外部条件二.载流子的运动过程三.BJT电流的分配关系四.放大作用的实现一.内部结构和外部条件1.内部结构2.外部条件外加电源极性应使发射结正偏，集电结反偏。①发射区高掺杂，多子浓度高②基区较薄（低掺杂），多子浓度低

③集电区与发射区同类型，比发射区体积大，但掺杂少。三种组态电路

二.载流子的运动1.发射发射结正偏发射区向基区形成电子电流IEN基区向发射区形成空穴电流IEP发射极电流IE起主导作用2.复合和扩散发射区电子少量与基区空穴(多子)复合大量向集电结侧继续扩散基极电流IBN

<<IE浓度低集电极电流的一部分ICN集电结反偏利于将基区扩散来的电子收集到集电区利于基区和集电区中的少子的漂移运动电流ICN=

IEN-IBN3.收集反向饱和电流ICBO

＜＜

IC集电极电流

IC

=ICBO

+

ICNIB=IEP+IBN-ICBO=IEP+IEN-

ICN-ICBO=IE-

IC

基极电流三.BJT电流的分配关系1．共基直流电流放大系数2．共射直流电流放大系数

描述BJT在共基极接法时，输出电流IC受输入电流IE控制的电流分配关系。

描述BJT在共发射极接法时，输出电流IC受输入电流IB控制的电流分配关系。电流控制器件△vI微小集电极负载电阻压降的变化△vO反方向较大变化体现出放大作用，所增大的倍数称为电压增益（放大倍数）四.放大作用的实现△iC△iE较大结论：①

双极型三极管通过电压的变化来控制电流的变化。输入信号有微小变化时，输出信号变化很大，实现放大作用。②IB<IC<IE

，IC≈IEPN结正向电压对电流的控制作用很灵敏4.1.3BJT的特性曲线一、NPN共发射极放大电路1.vCE=0，即相当于两个二极管并联后的正向伏安特性；2.vCE

>0，

有利于将发射区扩散过来的电子收集到集电区，尤其当vCE

>vBE，

iB减小，输入特性右移；vCE

>1V，发射区扩散过来的电子已被基本收集到集电区，

iB不会有太大变化，各输入特性几乎重叠。发射结正偏，集电结反偏，管子处于放大状态二.输入特性三.输出特性1.截止区①vBE≤0，vBC<0

②iE≈0，iB=-ICBO，

iC≈0ICEO(穿透电流)较小，近似为零①vBE>0，vBC<0②iB一定时，iC基本不随vCE变化，特性曲线略向上倾斜；③2.放大区电流放大系数随vCE的增大而增大基区宽度调制效应①vCE较小时，对电子的吸引力不够大，导致

iC随vCE的变化而变化，而不随iB变化，因此不同iB所对应的各输出特性重合；②

vBE>0，vBC>0，三极管处于饱和状态，失去电流放大作用。

临界饱和：

vCE=vBE

vBC=0

过饱和：

vCE<vBE

饱和管压降：vCES（对于小功率三极管vCES＜0.4V）3.饱和区四.结论vBE

vBC发射结集电结iB与iC的关系三极管状态截止区<0<0反偏反偏iB≤0,iC

≈0截止状态(无放大作用)放大区>0<0正偏反偏△iC

=β△iB

放大状态(电流放大用)饱和区>0>0正偏正偏iC不随iB变化(vCE较小)饱和状态(无放大作用)例题

测量三极管三个电极对地电位如图，试判断三极管的工作状态。

放大截止饱和4.1.4BJT的主要参数一.电流放大系数1.共基直流电流放大系数2.共射直流电流放大系数3.共基电流放大系数4.共射电流放大系数结论:α和β的值取决于基区、集电区和发射区的掺杂浓度以及器件的几何结构。表征三极管的电流控制作用通常为10~100，一般取30~801.集电极和基极间的反向饱和电流ICBO

发射极开路时，集电极和基极间的反向电流，只决定于温度和少子的浓度。2.集电极和发射极间的穿透电流ICEO

基极开路时，集电极和发射极间的反向电流。

在温度变化较大的环境中应选硅管。二.极间反向电流

三.极限参数1.集电极最大允许电流

ICM

BJT的参数变化不超过允许值时集电极允许的最大电流。通常取β下降至额定值的2/3时对应的电流。2.极间反向击穿电压

各电极间的最大允许反向电压V(BR)EBO：集电极开路时，发射极-基极间的反向击穿电压。V(BR)CBO：发射极开路时，集电极-基极间的反向击穿电压，取决于集电结的雪崩击穿电压。V(BR)CEO：基极开路时，集电极-发射极间的反向击穿电压。3.集电极最大允许耗散功率PCM

PC=ICVCE与环境温度有关，温度越高越小。4.1.5温度对BJT参数及特性的影响

一．温度对BJT参数的影响二．温度对BJT特性曲线的影响

PNP双极结型BJT一.外部条件VBE<0，VBC>0应使发射结正偏，集电结反偏4.2基本共射极放大电路一.基本电路组成1.三极管T——2.集电极直流电源VCC

——3.集电极负载电阻Rc——4.基极直流电源VBB——

基极(偏置)电阻Rb与Rc共同作用使三极管的集电结反向偏置，提供输出信号所需能量将Ic的变化通过Rc转换为集电极电压的变化。①提供发射结所需的正偏电压使三极管工作在线性区;②确定静态基极电流（偏流）。起放大作用二.基本共射极放大电路的工作原理放大电路的两种工作状态

放大电路中交、直流并存，交流信号叠加在直流量上，分析时常将两类信号分别分析，即静态分析和动态分析，并且总是先静后动。1.静态分析

静态（直流工作状态）是指电路中只有直流信号而未加交流输入信号时的工作状态，此时电路中的所有信号均为直流信号。直流工作状态下的基极电流、集电极电流、基极与发射极间的电压及集电极与发射极间的电压，分别采用IB、VBE、IC、VCE表示，分别对应三极管输入、输出特性曲线上的一个点，称为静态工作点，用Q表示，常表示为IBQ、VBEQ、ICQ、VCEQ。近似估算法图解法【例题】图示单管共射放大电路中，VBB＝4V，VCC＝12V，RC＝5.1kΩ，Rb＝220kΩ，β＝80，VBEQ＝0.7V，试估算静态工作点，并说明BJT的工作状态。硅管

VBE=（0.7V）锗管

VBE=（0.2V）直流通路2.动态分析

分析放大电路的交流参数需画出交流通路，原电路中的直流电源和耦合电容（足够大时）对交流信号相当于短路。动态（交流工作状态）是指加上交流输入信号以后的工作状态。

通过放大器件实现将微弱信号的电压、电流或功率放大到需要的强度，表现为小能量对大能量的控制作用。输出信号的能量实际上是由直流电源提供的，只是经过三极管的控制，使之转换成信号能量，提供给负载。

放大元件是能量控制器件。4.3放大电路的分析方法4.3.1图解分析法一．静态图解法中间边----集电极回路左、右边----外电路Q--静态工作点输出直流负载线输出特性非线性静态图解分析法的具体步骤（1）针对非线性部分BJT，给出输入特性；（2）由管外的线性部分可得到，作出输入直流负载线，斜率为；（3）两线的交点即IBQ、VBEQ；（4）由IBQ确定静态时三极管工作的输出特性；（5）由管外的线性部分可得到，作出输出直流负载线，斜率为;（6）两线的交点即ICQ、VCEQ。

（1）针对非线性部分BJT，给出输入特性；（2）管外线性部分的方程为，（其中-Vsm≤vs≤Vsm），作出输入负载线，斜率仍为；（3）两线的交点在Q′、Q′′之间沿输入特性移动，得到的iB、vBE波形是在原静态参数的基础上与vs同频率的正弦波；（4）由iB的变化范围确定三极管动态时输出特性的范围；（5）管外线性部分得到的输出负载线不变，斜率为。二．动态图解法结论：1.当加上正弦电压vs时，

vBE、

iB

、iC、

vCE的对应波形均在原有静态值基础上按正弦规律变化，呈现交直流并存状态，但方向始终不变；2.该电路具有电压放大作用，

△vs(小)

△vo(大)；3.该电路具有倒相作用，

vsvBEiBiCvCEvo

。

三.静态工作点对输出波形失真的影响2.饱和失真1.截止失真

注意：

当输入信号幅度过大而工作点选得合适的情况下，两类失真将同时出现。

大信号状态下，将Q设在输出交流负载线的中点。小信号状态下，通常为了降低直流电源的能耗，在不产生截止失真和保证电压增益的前提下，将Q点选得低些。

当工作点设置过低，在vs的负半周，工作点进入截止区，引起iB、

iC、

vCE的波形发生的失真。对于NPN管，输出电压表现为顶部失真。对于NPN管，输出电压表现为底部失真。

当工作点设置过高，在vs的正半周，工作点进入饱和区，引起iC、vCE的波形发生的失真。①交流负载线与输出特性的交点确定了最大动态工作范围（最大不失真输出），应选择合适的交流负载线。

②Vcc一定时，应将交流负载线与输出特性的交点的中点定为工作点Q。注意：

①交流负载线与输出特性的交点确定了最大动态工作范围（最大不失真输出），应选择合适的交流负载线。

②Vcc一定时，应将交流负载线与输出特性的交点的中点定为工作点Q。AEDC当工作点Q设置过高或过低，CD≠DE，此时Vom应由较小者决定。Vcc一定时，应将交流负载线上AB段的中点定为工作点Q。四.放大电路实现放大作用的条件1.外部电源极性应使三极管工作在放大区；2.输入回路接法应使△vs能传到基极回路，以引起△iB；3.输出回路接法应使△iC能转化为△vCE

，传到输出端，转化为输出电压的变化。五.共射放大电路的改进（1）输入信号与输出信号有共同端；（2）输入回路和输出回路共用一个直流电源；（3）电路中增添了耦合电容，构成阻容耦合共射极放大电路，通常用于分立元件电路中。

注意：C1以左、C2以右的电路均只有交流信号无直流信号，仅中间电路为交直流共存，从而实现对交流信号的传输及放大。

直流电源和耦合电容（足够大）对交流相当于短路。

直流通路

交流通路

直流通道

交流通道

电容具有隔直作用，相当于开路。（1）由近似估算法求得IBQ

；（2）由IBQ确定静态时三极管工作的输出特性；（3）由管外的线性部分可得到，作出输出直流负载线，斜率为。

直流通道静态图解法交流负载电阻注意:

由于输入信号在变化过程中，一定会经过零点，而零点既是动态过程中的一个特殊点，又是静态工作情况，因此交流负载线与直流负载线必定相交于Q点。交流负载线是动态时工作点Q的运动轨迹。

交流负载线直流负载线1.中间----BJT2.左、右----外电路动态图解法交流负载线的画法1.求出静态基极电流，确定与之对应的输出特性曲线；2.确定两个特殊点，画出直流负载线；3.输出特性曲线与直流负载线的交点即静态工作点Q

；4.通过Q点作一斜率为-1/R‘L的直线，即可得到交流负载线。。例题

图示单管共射放大电路中，VCC＝12V，RC＝4kΩ，Rb＝300kΩ，（1）试用图解法确定静态工作点；（2）写出加上交流信号后，电压vBE的表达式和输出交流负载线方程。图解法的具体步骤

1.画出放大电路的直流通路；2.根据直流通路列出输入回路方程，求出静态基极电流IBQ，确定对应的输出特性曲线；3.根据直流通路列出输出回路方程；4.画出直流负载线；5.直流负载线和输出特性曲线的交点即静态工作点Q；6.通过Q点作一斜率为-1/R‘L的直线，得到交流负载线；7.在Q点附近取一个值△iB，在输入特性和输出特性上分别找到相应的△

vBE和△

vCE

，求得该放大电路的电压放大倍数

Av=

△

vCE

/△

vBE

。4.3.2小信号模型分析法BJT双口网络中的几类不同参数:1.Z参数：使用最早，由于输出阻抗高，不易实现输出端开路，造成测量不方便；2.Y参数：由于输入阻抗低，不易实现输入端短路，造成测量不方便。高频运用时物理意义较明显；3.H参数：测量条件容易实现，低频范围内为实数，物理意义明确。一.BJT中的H参数（混合参数）无限小的信号增量无限小的信号增量无限小的信号增量无限小的信号增量输出端交流短路时的输入电阻，单位为欧姆；输出端交流短路时的正向电流传输比或电流放大系数；输入端交流开路时的反向电压传输比；输入端交流开路时的输出电导，单位为西门子；二.BJT的小信号模型注意：小信号模型中的两个等效电源的存在及大小、方向受到输入电流或输出电压的控制，体现出受控源的特点。注意：低频小信号时，常将hre、hoe忽略掉，可用一个线性电路模型代替BJT。基区体电阻发射结电阻发射区体电阻rbe的近似估算

re的估算rbe的组成基区体电阻:

rbb’

发射结电阻:

re

发射区体电阻:

re’rere’.e’iB

→

↓iE

电压放大倍数

输入电阻

输出电阻三.固定偏流电路的小信号模型分析法小信号模型分析法的步骤1.确定静态工作点Q

（图解法或近似估算法）；2.求Q点处的小信号模型的参数β、

rbe

；3.画出三极管的小信号模型等效电路；4.画出放大电路其余部分的交流通路；5.求解动态技术指标。固定偏流的共射极放大电路的特点1.共发射极放大电路具有电压放大作用，且实现输出电压与输入电压的反相；2.共发射极放大电路具有电流放大作用；3.共发射极放大电路输入电阻较高；4.共发射极放大电路输出电阻较低。例题

图示电路中，β＝40，rbb′=200Ω，VBEQ＝0.7Ｖ，试求：电压放大倍数、输入电阻、输出电阻，若RL开路，如何变化？4.4放大电路静态工作点的稳定问题4.4.1温度对静态工作点的影响③t↑Ic↑ICBO↑↑Q点移近饱和区②t↑β↑Ic↑输出特性间距↑Q点移近饱和区①t↑VBE

IB↑Ic

↑一.电路的组成特点1.发射极上接射极电阻Re，引入负反馈；2.直流电源Vcc经Rb1、Rb2分压后接到基极。二.工作原理t↑IC↑VE

(=ReIE

)↑IE↑IB

↓VBE

(=VB

-VE

)↓IC↓静态工作点基本保持稳定由分压得到,可认为不受温度影响Re愈大,电路的稳定性愈好自偏置电路4.4.2射极偏置电路三.静态分析→IBQ

VBQ↓IEQ

↓ICQ

I1↓四.动态分析①电压放大倍数②输入电阻③输出电阻例题

图示电路中，已知VCC＝16V，Rb1＝56kΩ，Rb2＝20kΩ，Re＝2kΩ，Re＝3.3kΩ，RL＝6.2kΩ，Rs＝500Ω，BJT的β＝80，rce＝100kΩ，VBEQ＝0.7V，设电容对交流信号可视为短路，求：

（1）估算静态工作点Q；

（2）求电路的电压放大倍数Av、Avs输入电阻Ri、输出电阻Ro；

（3）若在Re两端并联50μF的旁路电容Ce，求（1）、（2）。→IB

VB↓IE

↓IC

I1↓直流通路小信号模型结论：

1.射极偏置电路中接入电阻Re后，输入电阻提高了；2.接入电阻Re后，输出电阻也提高了，即提高电路的恒流特性；3.接入电阻Re后，稳定了工作点，但导致电压增益下降，解决的方法是在Re上并联旁路电容Ce

。五．含有双电源的射极偏置电路六．含有恒流源的射极偏置电路

一.静态分析4.5共集电极放大电路和共基极放大电路

直流通道

4.5.1共集电极放大电路①电压放大倍数

小信号模型二.动态分析②电流放大倍数

③输入电阻Ri=Rb//

[rbe+(1+)R'L)]

R'L=RL//

Re

④输出电阻Ro=Re//

[(R's+rbe)/(1+)]

R's=Rs//

Rb

结论：1.共集电极放大电路中电压增益接近于1，且略小于1，输出电压与输入电压同相，故又称电压跟随器；2.共集电极放大电路具有电流放大作用；3.共集电极电路的输入电阻比共发射极电路的输入电阻大大提高了，并且和负载或后极放大电路的输入电阻有关；4.共集电极电路的输出电阻很小，带负载能力较强，具有恒定输出电压的特性，并且与信号源内阻或前极放大电路的输出电阻有关。共集电极放大电路具有电流放大、电压跟随、输入电阻高、输出电阻低等特点。由于输入电阻高，一般用作输入级；输出电阻小，故适用于多级放大电路中的输出级；在多级放大电路的中间级也常用此类电路。例题

图示电路中，已知BJT的β＝50，VBEQ＝0.7V，试求：

（1）静态工作点Q和电压放大倍数Av、Avs输入电阻Ri、输出电阻Ro；

（2）说明电路的组态。4.5.2共基极放大电路一.静态分析

小信号模型二.动态分析①电压放大倍数

③输入电阻

④输出电阻

Ro=/rcb≈Rc②电流放大倍数//Re

小信号模型结论：

1.共基极电路具有电压放大作用,且输出电压与输入电压同相位；2.共集电极电路的电流放大倍数接近于1，且略小于1，故又称电流跟随器；3.共基极电路的输入电阻很低；4.共基极电路的输出电阻较大。共基极放大电路具有电压放大、电流跟随、输入电阻低、输出电阻高等特点。适用于高频宽频带电路及恒流源电路。例题

图示电路中，已知VCC＝15V，Rb1＝Rb2＝60kΩ，Rc＝2.1kΩ，Re＝2.9kΩ，RL＝1kΩ,，BJT的β＝100，rce＝100kΩ，VBEQ＝0.7V，设电容对交流信号可视为短路，求：

（1）估算静态工作点Q；

（2）求电路的电压放大倍数Av、输入电阻Ri、输出电阻Ro。4.6组合放大电路4．6．1共射-共基放大电路共射-共基组合放大电路的电压增益与单管共射放大电路的电压增益接近输入电阻

输出电阻

1．组合放大电路的总电压增益等于组成它的各级单管放大电路电压增益的乘积；2．组合放大电路的输入电阻等于第一级放大电路的输入电阻；3．组合放大电路的输出电阻等于最后一级放大电路的输出电阻。

4．6．2共集-共集放大电路一．复合管几类接法及遵循的原则(1)外加电压的极性应保证两个

BJT均工作在放大区；

(2)同一类型的BJT构成复合管时，前面的管子的发射极应接至后面管子的基极；不同类型的BJT构成复合管时，前面的管子的集电极应接至后面管子的基极，前级三极管的输出电流应与后级三极管的输入电流实际方向一致。

不同类的管子组成的复合管的管型取决于第一管的管型。（1）电流放大系数β（2）输入电阻rbe同一类型

不同类型主要参数

二．共集-共集放大电路

例题

共射共基电路如图所示，两BJT的β=100，VBEQ=0.7V，rce=∞，（1）当ICQ2=0.5mA，VCEQ1=VCEQ2=4V，R1+R2+R3=100kΩ，求Re、R1、R2和R3的值；（2）求该电路的总电压增益Av；（3）求该电路的输入电阻Ri和输出电阻Ro。4.7放大电路的频率响应4.7.1单时间常数RC电路的频率响应4.7.2BJT的高频小信号模型及频率参数4.7.3单级共射极放大电路的频率响应4.7.4单级共基极和共集电极放大电路的高频响应4.7.5多级放大电路的频率响应

频率响应的有关概念二.频率失真

1.幅频失真

由各次谐波的放大倍数幅值不同引起。

2.相频失真

由各次谐波通过放大电路产生不同的相位移引起。注意:频率失真：由放大电路中的线性电抗性元件引起；非线性失真：由放大元件自身的非线性特性引起。一.频率特性幅频失真相频失真放大器输入信号的频率范围（FrequencyRange）音频——话音：300-3400Hz

——音乐：20-20KHz视频——图象：0-6MHz典型频率特性曲线(Amplifiergainversusfrequency)1、：中频放大倍数2、fL:下限截止频率3、fH:上限截止频率4、BW

=fH-fL:通频带（BandWidth）半功率点高频段中频段低频段波特图（Bodeplots）dB(decibel):分贝Av(db)=20logAuAv:1010210310-110-2

Av(db):204060-20-40-3折线化(Asymptoticapproximation)对数分度(logarithmicscales)（扩大视野）特点：优点：1、乘加

2、人耳对声能的辨别能力与其对数成正比幅频特性相频特性4.7.1单时间常数RC电路的频率响应fH=1/（2πRC）上限截止频率转折频率一.RC低通电路1.对数幅频特性当f<<fH,

20lgAVH≈0当f>>fH,

20lgAVH≈－20lg(f/fH)斜率为－20dB/十倍频的直线0dB的横坐标轴单位：分贝(dB)③

当f=fH,

20lgAVH=－3dB当f<<fH,φH≈0当f>>fH,φH≈－90°

横坐标轴斜率为－45dB/十倍频的直线φ=－90°的水平直线2.对数相频特性③

当f=fH,φH=－45°3.RC低通电路的特点当f<<fH,AVH=1，不随信号频率变化，即低频信号能无衰减地通过，当f>fH,AVH随f

增大而减小，即高频信号不容易通过；该电路将产生0°～-90°的滞后相位移。二.RC高通电路幅频特性相频特性fL

=1/（2πRC）下限截止频率转折频率1.对数幅频特性①当f>>fL,

20lgAVL=0②当f<<fL,

20lgAVL=20lg(f/fL)斜率为20dB/十倍频的直线0dB的横坐标轴单位：分贝(dB)③当f=fL,

20lgAVL=-3dB当f>>fL,

φL≈0当f=fL,φL=45°当f<<fL,φL≈90°

横坐标轴斜率为-45dB/十倍频的直线φ=90的水平直线2.对数相频特性3.RC高通电路的特点当f>>fL,AVL=1，即高频信号能无衰减地通过；当f<fL,AVL随f

而减小，即低频信号不容易通过；该电路将产生0°～90°的超前相位移。4.7.2BJT的高频小信号模型及频率参数考虑极间电容的单管共射放大电路一.考虑极间电容的BJT的结构三极管结构示意图集电结等效电容，约为2～

10pF发射结等效电容，约几十～几百皮法集电结反偏,该等效电阻很大,可看作开路直接加在发射结上的电压结电容影响下的受控源，其中gm称为互导，体现Vb’e对Ic控制作用，约为几十mS。基区体电阻，约为50～

300Ω发射结小信号电阻二.混合π型高频小信号模型低频时的混合π型小信号模型h参数小信号模型低频时的共射电流放大系数三.BJT的频率参数1.共发射极截止频率fβ幅频特性相频特性★三极管电流放大系数的频率函数当|β|下降至0.707βo，即20lgβ下降3dB时,称为共射截止频率f2.特征频率

f

T3.共基截止频率

fα

|α|下降至0.707αo时的频率

|β|下降至1时的频率结论：fβ＜f

T＜

fα一、全频段小信号模型二、中频段小信号等效电路三、高频段小信号等效电路四、低频段小信号等效电路五、全频范围频率特性4.7.3共射放大电路的频率特性一、全频段小信号模型

全频段小信号等效电路分析方法：

低、中、高三频段分段研究，结果叠加。小大大电容(C1、C2、Ce)

小电容(Cb'e、Cb'c等)高频段中频段低频段频段Xc=1/jωC0(短路)(开路)0XcXc中频段：大C短路，小C断路!电压增益不受频率影响！

全频段小信号等效电路二、中频段小信号等效电路三、高频段小信号等效电路仅考虑极间电容C影响，C1、C2和Ce可看作短路输入回路中的等效输出回路中的等效

高频段小信号等效电路类似低通电路波特图例题

设共射放大电路在室温（300K）下运行，已知电路参数为VBEQ=0.6V，rbb’=100Ω，β0=100，C

b’c=0.5pF，fT=400MHz

，VCC=12V，

Rb1=100kΩ，Rb2=16kΩ，Re=1kΩ，Rc=RL=5.1kΩ，Rs=1kΩ，试估算中频电压增益和上限频率。增益带宽积结论:①若电压放大倍数增加，C也增加，上限截止频率就下降，通频带变窄。增益和带宽是一对矛盾，因此常把增益带宽积作为衡量放大电路性能的重要指标。②三极管一经选定，增益带宽积基本被确定，若通带增益提高若干倍，则通频带宽将减小若干倍；③若要使电压放大倍数大，通频带宽，则应选rbb’

、Cb’e、Cb’c均小的高频三极管。Rb>>Rs，Rb>>rbe四、低频段小信号等效电路考虑C1、C2和Ce影响，忽略C。Rb远大于电路的输入阻抗Ce的容抗远小于Re的值，影响低频响应低频段小信号等效电路类似高通电路两个转折频率忽略Rb的中频电压增益当fL1与fL2之间的比值在四倍以上时，取大者作为下限频率。例题

已知共射放大电路的参数为β=80，rbe≈1.5kΩ，VCC=15V,Rs=50Ω，Rb1=110kΩ，Rb2=33kΩ，Rc=4kΩ，RL=2.7kΩ，Re=1.8kΩ，Cb1=30μF，Cb2=1μF，Ce=50μF，试估算下限频率。五、全频范围频率特性完整的波特图1.阻容耦合单管共射放大电路电压放大倍数2.波特图的具体步骤②

画对数幅频特性＊

f≤fL

：

（低频段）20dB/十倍频的直线＊fL<f<fH

：

（中频段）

20lg|Ausm|的水平线＊

f≥fH

：

（高频段）

-20dB/十倍频的直线计算中频电压放大倍数|AVSM|、fL和fH

＊f<0.1

fL，φ≈-90°的水平线＊

0.1

fL

<f<10

fL

，斜率为-45°/十倍频的直线

＊0.1

fH

<f<10

fH，斜率为-45°/十倍频的直线＊f>10

fH，φ≈-270°的水平线低频段中频段高频段画相频特性＊

10

fL

<f<0.1

fH，φ≈-180的水平线耦合电容和旁路电容的选择1.耦合电容2.旁路电容小结3.三极管的结电容和分布电容是引起放大电路高频响应的主要原因。2.放大电路的耦合电容和旁路电容是引起低频响应的主要原因，下限截止频率主要由低频时间常数中较小的一个决定(fLmax)；1.C：C1、C2、Ce、CR:

与各电容构成回路的等效电阻值。4.7.5多级放大电路的频率特性一、多级放大电路的电压增益

应注意前后级间的相互影响，将后级作为前级的负载处理。前级的开路电压是后级的信号源电压，前级的输出阻抗为后级的信号源阻抗。将各级放大电路的对数增益和相位移在同一坐标下分别叠加，即得多级放大电路的幅频特性和相频特性。上限频率

下限频率二、多级放大电路的上限频率、下限频率、通频带多级放大电路的通频带比各级放大电路的通频带均窄。4.8

多级放大电路的耦合方式多级放大电路内部各级间的连接方法一.阻容耦合优点：

①各级放大电路的静态工作点相互独立;②当耦合电容足够大时，前一级的输出信号能在一定频率范围内无衰减地传递到后一级输入端。缺点：①不适合传递直流信号和缓慢变化信号;②大电容较难制造，在集成电路中无法采用阻容耦合方式。2.变压器耦合优点①各级放大电路的静态工作点相互独立;②实现阻抗变换。缺点①不适合传递直流信号和缓慢变化信号;②较笨重，无法集成化。主要用于功率放大电路。3.直接耦合优点①既能传递直流信号，又能传递缓慢变化信号;②便于集成化。缺点①各级放大电路的静态工作点相互影响;②零点漂移：若将输入端对地短路，使输入电压vi=0，输出电压vo将偏离零点，缓慢地发生不规则变化。例题

在图示的两级直接耦合放大电路中,已知Rb1=240kΩ，Rc1=3.9kΩ，Rc2=500Ω，VDz的工作电压Vz=4V，β1

=45，β2=40，Vcc=24V，试估算各级的Q。第四章自我测试一．填空题1．有两个电压放大电路甲和乙，其电压放大倍数相同，但输入输出电阻不同。对同一个具有一定内阻的信号源进行电压放大，在负载开路的条件下测得甲的输出电压小，可见两放大电路中，的输入电阻较大。2．幅频失真和相频失真属于

失真，截止失真和饱和失真属于

失真。3．多级放大电路的通频带比其中各级放大电路的通频带

。4．在晶体管放大电路中测得三个晶体管的各个电极的电位如图所示，则可判断该晶体管为______________类型(PNP管或NPN管,硅管或锗管),e为_______电极、b为_______电极、c为_______电极。5．如图所示放大电路，设输入信号vi为正弦波，若输出波形的负半波被削平，则这是_______失真，可以通过_______来消除这种失真；若输出电压出现正、负半波被削平的双向失真时，在不减小输入信号幅度的情况下，可采用_______来消除这种失真。6．上限截止频率为1MHz的两个相同的单级放大电路连接成一个两级放大电路，这个两级放大电路在信号频率为1MHz时，放大倍数的幅值下降到中频放大倍数的____倍，或者说下降了____dB，放大倍数的相位与中频时相比，附加相移约为____度。二．判断题1．只有电路既放大电流又放大电压，才称其有放大作用。（）2．任何放大电路都有功率放大作用。（）3．放大电路的输出电阻越小，说明放大电路输出电压的稳定性越好。（）4．要使放大电路的动态范围大，必须使静态工作点设置在交流负载线的中间。（）5．放大电路必须加上合适的直流电源才能正常工作。（）6．由于放大的对象是变化量，所以当输入信号为直流信号时，任何放大电路的输出都毫无变化。（）7．只要是共射放大电路，输出电压的底部失真都是饱和失真。（）8．某扩音器的高音不丰富，主要是因为其放大电路的非线性失真大或它的通频带窄。（）9．直接耦合多级放大电路各级的Q点相互影响，它只能放大直流信号。()10．处于放大状态的晶体管，集电极电流是多子漂移运动形成的。（）二、选择题1．当晶体管工作在放大区时，发射结电压和集电结电压应为

。

A．前者反偏、后者也反偏B．前者正偏、后者反偏

C．前者正偏